Ausgabe 23, September 1998
Das Experimentieren mit elektronischen Bauteilen und deren Anbindung an den PC halten viele für eine schwierige Kombination. Früher trauten sich noch einige technikorientierte Lehrerinnen und Lehrer unter DOS zu, die Schnittstellen des PCs direkt anzusprechen, aber unter WINDOWS 95 scheinen die Hürden für eigene Experimente unüberwindbar hoch zu sein.
In diesem Artikel soll eine Lösung vorgestellt werden, wie das bewährte naturwissenschaftlich / technische Experimentieren unter Einbeziehen des PCs in Schülerexperimenten fortgesetzt werden kann. Das System, das in Zusammenarbeit mit dem Franzis-Verlag und dem CD-Produzenten Hemming entwickelt wurde, findet sicher auch bei Vielen außerhalb von Schule und Unterricht Interesse.
Die Begründung
Die Schule ist nicht dazu da, perfekte technische Lösung zu entwickeln, sondern Prinzipien zu vermitteln. Wer mit seinen Schülerinnen und Schülern einen Elektromotor untersucht oder mit einfachem Experimentiermaterial einen Nachbau versucht, hat nicht den Ehrgeiz, ein besonders zuverlässiges oder energiesparendes Modell zu entwickeln. Es sollen vielleicht Grundlagen vermittelt werden. Um dieses Grundverständnis geht es auch bei den hier beschriebenen Experimenten. Bauteile sollen in ihrer Funktion erkannt und durch einfache Software-Werkzeuge vom Computer angesteuert oder abgefragt werden.
Dies schließt natürlich nicht aus, daß bei der Lösung individueller Aufgaben diese Erkenntnisse verwendet werden können. Schon früher haben Schülerinnen und Schüler Lichtschranken für eigene Interessen eingesetzt.
Hinzu kommt, daß die perfekte Lösungen der Industrie immer einen Massenmarkt voraussetzen. Einzelprobleme werden entweder nicht oder mit einem enormen finanziellen Aufwand gelöst. Vielleicht werden durch diesen Einstieg einige ermutigt, bei kleineren Aufgaben selbst eine Lösung zu finden.
Das Konzept
Um die eigenen Experimente zu ermöglichen, werden einige elektronische Komponeten und eine CD eingesetzt. Auf der CD befinden sich Informationen zu den verwendeten Bauteilen, eine Versuchssammlung mit Schaltbildern und Aufbauplänen, direkt ausführbare Programme und deren Quellcode sowie viele nützliche Zusatzprogramme und Informationen.
Bei den Hardwarekomponenten handelt es sich um eine Platine, die über ein Standardkabel mit der seriellen Schnittstelle eines Computers verbunden wird, und mehrere elektronische Bauteile wie LEDs, Widerstände, Transistoren etc. Eine Netzteil ist nicht erforderlich, da der geringe Strombedarf durch die serielle Schnittstelle gedeckt werden kann.
Die CD
Die Dokumente auf der CD sind im HTML-Format verfaßt. Das bedeutet, daß sie mit einen Standard-Browser wie z.B. Netscape Navigator der Microsoft Internet Explorer, aufgerufen werden können. Auf vielen Computern ist wahrscheinlich eines dieser beiden Programme installiert. Die Startseite erhält man, wenn man die CD ins Laufwerk einlegt und die Datei index.htm aufruft.
Auf der CD befindet sich allerdings auch ein offline-Browser. Damit kann auch bei installiertem Standardbrowser gearbeitet werden. Dieser Browser hat den Vorteil, daß die Beispielprogramme direkt ausgeführt werden können. Dieser muß nicht auf dem Rechner installiert werden, sondern wird mit dem Aufruf der Datei BROWSER98.EXE (32-Bit Version) bzw. BROWSER.EXE (16-Bit Version) gestartet.
Die Hardware
Der Anschluß der elektronischen Bauteile an den Computer erfolgt über eine kleine Platine. Diese verlängert die einzelnen Signalleitungen der seriellen Schnittstelle und führt sie der doppelten Buchsenleiste in der Mitte der Platine zu. Die rechts daneben liegenden Buchsenleisten stellen ein kleines Experimentierfeld da, auf dem entsprechend der Zeichnung jeweils vier Buchsen miteinander verbunden sind.
Bei den mitgelieferten Komponenten handelt es sich um 2 Transistoren, einen Taster, 4 Widerstände, einen lichtempfindlichen Widerstand, 2 Leuchtdioden, einen Kondensator und eine Diode. Diese Komponenten werden direkt in die Buchsen gesteckt. Für weitere Verbindungen ist eine Rolle Schaltdraht vorgesehen.
Auf der CD befinden sich sowohl grundlegende Informationen über die Funktionsweise der einzelnen Komponenten als auch tiefergehende Unterlagen mit der Beschreibung von zusätzlichen Versuchen.
Die Versuche
Die dargestellten Versuche lassen sich grob drei Themenschwerpunkten zuordnen:
Im einzelnen handelt es sich um folgende Versuche:
Hinweis: Beispiele aus der CD findet man in ELEXS